Presión alta

En ciencia e ingeniería , el estudio de la alta presión examina sus efectos sobre los materiales y el diseño y construcción de dispositivos, como una celda de yunque de diamante , que pueden generar alta presión . La alta presión generalmente se refiere a presiones de miles ( kilobares ) o millones ( megabares ) de  veces la presión atmosférica (aproximadamente 1 bar o 100 kilopascales ).

Percy Williams Bridgman recibió un Premio Nobel en  1946 por hacer avanzar esta área de la física en dos magnitudes de presión (400 megapascales   (MPa) a 40 gigapascales   (GPa)). Entre los fundadores de este campo también se encuentran Harry George Drickamer , Tracy Hall , Francis P. Bundy , Leonid F. Vereschagin y Sergey M. Stishov .

Mediante la aplicación de alta presión y alta temperatura al carbono se produjeron por primera vez diamantes sintéticos, junto con muchos otros descubrimientos interesantes. Casi cualquier material, al ser sometido a alta presión, se compacta formando una estructura más densa; por ejemplo, el cuarzo (también llamado sílice o dióxido de silicio ) adopta primero una forma más densa conocida como coesita , y luego, al aplicarle aún más presión, forma estishovita . Estas dos formas de sílice fueron descubiertas inicialmente por experimentadores que trabajaban con alta presión, pero posteriormente se encontraron en la naturaleza en el lugar del impacto de un meteorito .

Los enlaces químicos son susceptibles de cambiar bajo alta presión, cuando el término P * V  en la energía libre se vuelve comparable a las energías de los enlaces químicos típicos a aproximadamente100 GPa  . Entre los cambios más llamativos se encuentra la metalización del oxígeno en 96  GPa (lo que convierte al oxígeno en un superconductor ) y la transición del sodio de un metal de electrones casi libres a un aislante transparente a ~ 200  GPa . Sin embargo, a una compresión extremadamente alta, todos los materiales se metalizarán ( ). ^{[1 ]}

La experimentación a alta presión ha llevado al descubrimiento de los tipos de minerales que se cree que existen en el manto profundo de la Tierra, como la perovskita de silicato , que se piensa que constituye la mitad de la masa terrestre, y la post-perovskita , que se encuentra en el límite entre el núcleo y el manto y explica muchas anomalías inferidas para esa región.

• Presiones típicas alcanzadas por prensas de gran volumen:  hasta30–40 GPa 
• Presiones que se pueden generar dentro de las celdas de yunque de diamante : ~1000  GPa ^{‍ [2 ]}
• Presión en el centro de la Tierra :364  GPa
• Presiones más altas jamás alcanzadas en ondas de choque : más de 100 terapascales (100 000 GPa) ^{‍ [3 ]}  

• Presión de metalización : Cantidad de presión necesaria para que un elemento químico no metálico se convierta en un metal. 
• Diamante sintético : diamante creado mediante procesos controlados. 
• D-DIA – Aparato utilizado para experimentos de deformación a alta presión y alta temperatura. 
• Aditivo de extrema presión

• Hazen, Robert M. (1993). Los nuevos alquimistas: Rompiendo las barreras de la alta presión . Nueva York: Times Books . ISBN 978-0-8129-2275-2. LCCN 93015703 . OCLC 1150816525 . OL 26486578M . ARK ark:13960/t6h173t03 .